鋼絲繩表面脂組成對(duì)其黏附性能的影響

張麗娟 ， 田建軍，王越

(1.中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油研究開(kāi)發(fā)中心，甘肅 蘭州 730060；2.中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油廠，甘肅 蘭州 730060)

鋼絲繩表面脂組成對(duì)其黏附性能的影響

張麗娟1， 田建軍2，王越1

(1.中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油研究開(kāi)發(fā)中心，甘肅 蘭州 730060；2.中國(guó)石油蘭州潤(rùn)滑油廠，甘肅 蘭州 730060)

該研究應(yīng)用HCR-575型潤(rùn)滑脂黏附性測(cè)定儀測(cè)定了不同黏度基礎(chǔ)油、不同主稠化劑含量、不同牌號(hào)微晶蠟含量以及不同分子量聚異丁烯對(duì)鋼絲繩表面脂的黏附性能影響，最終得出以下結(jié)論： 隨著基礎(chǔ)油100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度的增大，鋼絲繩表面脂的黏附性能明顯提高；隨著低分子量聚丙烯和聚乙烯含量的增加，鋼絲繩表面脂的黏附性能均有明顯提高，相比而言，聚乙烯在這方面比聚丙烯更有優(yōu)勢(shì)； 微晶蠟的含量在一定范圍內(nèi)，可以改善鋼絲繩表面脂的黏附性能，微晶蠟的牌號(hào)越大，加入量越多，對(duì)鋼絲繩表面脂的黏附性能越不利；聚異丁烯對(duì)提高鋼絲繩表面脂的黏附性能具有明顯效果，但在加入量方面受到一定限制。

鋼絲繩表面脂；組成；黏附性能

0 引言

鋼絲繩因其耐磨、抗拉伸、抗擾性及良好的安全系數(shù)等，廣泛應(yīng)用于建筑、礦山、冶金、煤炭、海運(yùn)及交通等諸多部門。鋼絲繩工作時(shí)，同時(shí)受到壓力、扭力、剪力、摩擦力以及疲勞應(yīng)力等作用，因此在各股鋼絲繩之間必須保持良好油膜，否則磨耗很快，使用壽命很短[1]。

鋼絲繩表面脂涂覆于鋼絲繩表面，一方面是減少鋼絲繩在使用過(guò)程中的摩擦，減小鋼絲繩的磨損；另一方面是保護(hù)鋼絲繩在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過(guò)程中不受腐蝕[2]。鋼絲繩表面脂的質(zhì)量直接影響著鋼絲繩的使用壽命，因此，就要求其具有良好的黏附性能，能在鋼絲繩表明具有優(yōu)異的保持能力，決定這一性能的關(guān)鍵是其原材料的組成及加入量。

1 實(shí)驗(yàn)原理及樣品制備

1.1 試驗(yàn)儀器及測(cè)試原理

本次試驗(yàn)涉及到的儀器為HCR-575型潤(rùn)滑脂黏附性測(cè)定儀。

HCR-575型潤(rùn)滑脂黏附性測(cè)定儀測(cè)試原理是：將一定量的潤(rùn)滑脂產(chǎn)品涂抹于中間帶螺絲孔的圓盤凹面上，將圓盤凹面朝上安裝于可以高速旋轉(zhuǎn)的軸上，在一定的溫度和轉(zhuǎn)速下，潤(rùn)滑脂隨圓盤高速旋轉(zhuǎn)15 min后，計(jì)算圓盤上剩余潤(rùn)滑脂的百分率，作為潤(rùn)滑脂黏附性試驗(yàn)結(jié)果。

1.2 樣品的制備

將微晶蠟投入基礎(chǔ)油中，升溫至100～110 ℃之間，靜置0.5 h；待釜中的微晶蠟處于熔融狀態(tài)后，投入稠化劑和黏附劑，升溫至120～130 ℃之間，開(kāi)啟攪拌，攪拌速度控制在200～260 r/min之間，攪拌2～3 h后，出釜。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 基礎(chǔ)油黏度對(duì)黏附性能的影響

在潤(rùn)滑脂組分中，基礎(chǔ)油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約為75%以上，基礎(chǔ)油對(duì)潤(rùn)滑脂產(chǎn)品的性能影響非常大，潤(rùn)滑脂的許多性能取決于基礎(chǔ)油的性質(zhì)[1]。對(duì)于鋼絲繩的使用部位，通常要求鋼絲繩脂具有較強(qiáng)的附著力，能夠承受機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以免從鋼絲繩中甩落出來(lái)，這就要求鋼絲繩脂要有一定的黏性，具體表現(xiàn)在合適的黏度上[3]。因此，基礎(chǔ)油的黏度直接影響著鋼絲繩表面脂的黏度，而這種黏度是決定其黏附性能的關(guān)鍵因素之一。本研究選擇不同黏度的中間基橡膠油作為基礎(chǔ)油，用相同量的稠化劑進(jìn)行稠化，測(cè)試樣品的黏附性能，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同黏度基礎(chǔ)油對(duì)鋼絲繩表面脂黏附性能的影響

從圖1可以看出，隨著基礎(chǔ)油100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度的增大，鋼絲繩表面脂的黏附性能明顯提高，當(dāng)黏度大于50 mm2/s時(shí)鋼絲繩表面脂的黏附性能趨于平緩。

2.2 稠化劑含量對(duì)黏附性能的影響

稠化劑的加入主要是提高鋼絲繩表面脂的滴點(diǎn)，賦予其良好的高溫使用性能和成膜性能。成膜性能主要取決于產(chǎn)品在繩體表面的附著能力。以往的鋼絲繩脂稠化劑主要以石油蠟為主，但隨著鋼絲繩運(yùn)行速度的不斷提高，石油蠟已經(jīng)不能滿足高滴點(diǎn)的要求，目前應(yīng)用較多的為部分具有較好的油溶性的低分子量聚乙烯、聚丙烯及其衍生物[4]。本研究選擇了兩種低分子量聚丙烯A和聚乙烯B，以不同的含量分散到基礎(chǔ)油中制備成鋼絲繩表面脂，測(cè)試其在金屬表面的黏附性能，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 不同稠化劑含量對(duì)鋼絲繩表面脂黏附性能的影響

從圖2可以看出，隨著聚丙烯A和聚乙烯B含量的增加，所稠化的鋼絲繩表面脂的黏附性能均明顯提高。當(dāng)聚丙烯A的含量大于5%時(shí),鋼絲繩表面脂的黏附性能增加變得平緩；但隨著聚乙烯B的含量的增大，鋼絲繩表面脂的黏附性能一直處于大幅增大趨勢(shì)。由此說(shuō)明，聚乙烯在提高鋼絲繩表面脂黏附性能方面比聚丙烯更有優(yōu)勢(shì)。

2.3 微晶蠟含量對(duì)黏附性能的影響

微晶蠟是通過(guò)一系列復(fù)雜的溶劑分離法，從留在蒸餾釜里的渣油中分離提煉出的無(wú)色無(wú)味固狀飽和性碳?xì)浠衔镱惢旌衔铩Ｆ涑叵聻榘咨腆w，韌性好，不易斷裂，特別是具有好的油溶性和防水性，可以很好地分散在基礎(chǔ)油中[5]。因此，鋼絲繩脂中加入一定量的微晶蠟可以與基礎(chǔ)油形成穩(wěn)定、均勻和光亮的固化體系，有效提高產(chǎn)品在金屬表面的保持能力。微晶蠟的牌號(hào)和含量，是鋼絲繩表面脂研究中的一個(gè)重要的考察對(duì)象。本研究選擇了80號(hào)、85號(hào)和90號(hào)三個(gè)牌號(hào)的微晶蠟，進(jìn)行了黏附性能的影響測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 不同牌號(hào)微晶蠟含量對(duì)鋼絲繩表面脂黏附性能的影響

從圖3可以看出，當(dāng)85#和90#微晶蠟含量大于6%時(shí)，隨著微晶蠟含量的增加，鋼絲繩表面脂的黏附性能明顯下降；80#微晶蠟的含量大于8%時(shí)，對(duì)鋼絲繩表面脂的黏附性能產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。這一結(jié)果表明，微晶蠟的牌號(hào)越大，加入量越多，對(duì)鋼絲繩表面脂的黏附性能越不利。

2.4 黏附劑含量的影響

常規(guī)的鋼絲繩使用部位要求鋼絲繩表面脂要有較強(qiáng)的黏附能力，防止使用時(shí)被甩流，還要保證日曬不流失，溫度低時(shí)有韌性，不脆裂脫落，以起到保護(hù)作用[5]。黏附劑就是基于不同溫度下具有不同形態(tài)，并對(duì)黏度產(chǎn)生不同的影響，以增加油品黏度和改進(jìn)黏溫性能[6]。對(duì)于鋼絲繩表面脂來(lái)說(shuō)，良好的附著力是保證產(chǎn)品良好的附著力和潤(rùn)滑性能的前提[7]。而對(duì)于鋼絲繩表面脂來(lái)說(shuō)一般要求具有一定的黏度，黏附劑的使用是作為黏度指標(biāo)的補(bǔ)強(qiáng)，同時(shí)也會(huì)對(duì)產(chǎn)品的黏附性能產(chǎn)生影響。為此，本研究選擇了分子量為1000～2000聚異丁烯 C和分子量為大于2000的聚異丁烯D進(jìn)行了含量考察，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 不同分子量聚異丁烯含量

從圖4可以看出，當(dāng)小分子量聚異丁烯C的含量小于7%時(shí)，鋼絲繩表面脂黏附性能明顯增加，當(dāng)小分子量聚異丁烯D的含量大于5%時(shí)，鋼絲繩表面脂的黏附性能也有較明顯提高；而當(dāng)這兩個(gè)黏附劑的含量大于以上數(shù)值，對(duì)產(chǎn)品的黏附性能是不利的。

3 結(jié)論

(1) 隨著基礎(chǔ)油100 ℃運(yùn)動(dòng)黏度的增大，鋼絲繩表面脂的黏附性能明顯提高，而當(dāng)其大于50 mm2/s時(shí)，影響趨勢(shì)變小。

(2)隨著低分子量聚丙烯和聚乙烯含量的增加，鋼絲繩表面脂的黏附性能均有明顯提高。相對(duì)而言，聚乙烯在這方面比聚丙烯更有優(yōu)勢(shì)。

(3) 微晶蠟的含量在一定范圍內(nèi)，可以改善鋼絲繩表面脂的黏附性能，微晶蠟的牌號(hào)越大，加入量越多，對(duì)鋼絲繩表面脂的黏附性能越不利。

(4) 在提高鋼絲繩表面脂黏附性能方面，大分子量聚異丁烯比小分子量聚異丁烯有優(yōu)勢(shì)，但在加入方面二者均受到一定的限制。

[1] 朱延彬. 潤(rùn)滑脂技術(shù)大全[M].北京中國(guó)石化出版社，2009．

[2] 王丹，王先會(huì)，邢榮艷.高性能鋼絲繩表面潤(rùn)滑脂的研制[J]. 合成潤(rùn)滑材料, 2013，40(3):4-6.

[3] 李小艷. 鋼絲繩脂質(zhì)量指標(biāo)淺析[J]. 中州煤炭，2012(1)：32-33.

[4] 張麗娟，王越. 鋼絲繩表面脂組成對(duì)其抗水性能的影響[J].潤(rùn)滑與密封,2015，40(3)：113-115.

[5]王愛(ài)玲．鋼絲繩表面脂和麻芯脂的研制[J]．潤(rùn)滑油，2004，19(6)：41-44．

[6] 李萬(wàn)英.幾種黏度指數(shù)改進(jìn)劑的性能比較[J]．石油商技，2001，19(6):24-27.

[7] 張麗娟,劉濤,周圓.高黏附性鋼絲繩表面脂的研制[J].潤(rùn)滑與密封，2014，39(4):117-120.

Influences of Wire-rope Surface Grease Composition on Its Adhesivity

ZHANG Li-juan1, TIAN Jian-jun2, WANG Yue1

(1.PetroChina Lanzhou Lubricating Oil R&D Institute, Lanzhou 730060, China;2.PetroChina Lanzhou Lubricant Blending Plant, Lanzhou 730060, China)

The influences of different viscosity base oil, different main thickener content, microcrystalline wax content for different grade and polyisobutylene with different molecular weight on the adhesivity of wire-rope surface grease were studied by the HCR-575 type grease adhesion tester. It was found that the adhesivity of wire-rope surface grease can be improved obviously by increasing the base oil viscosity at 100 ℃. More low molecular weight polypropylene and polyethylene can greatly improve the adhesivity of wire-rope surface grease, and that polyethylene is better than polypropylene. The content of microcrystalline wax can improve the adhesivity of wire-rope surface grease in a certain range. The higher microcrystalline wax grade，the more wax added, the worse adhesivity of wire-rope surface grease is. Polyisobutylene has obvious effect on improving the adhesivity of wire-rope surface grease, but it is restricted by the amount.

wire-rope surface grease; composition; adhesivity

10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2017.04.004

1002- 3119(2017)04- 0021- 03

TE626.4

A

2017-03-13。

張麗娟，工程師，2004年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化工工藝專業(yè)，現(xiàn)主要從事鋼絲繩脂研究工作。 E-mail:zhanglijuan_rhy @petrochina.com.cn